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Les microbes de catalogage dans l'intestin ont pu aboutir à entraîner de l'entérocolite de nécrosant

Les scientifiques ont pour la première fois ordonnancé et ont reconstruit les génomes de la plupart des microbes dans l'intestin d'un nouveau-né prématuré et ont documenté comment les populations de microbe ont changé au fil du temps.

D'autres études faisant participer plus de mineurs pourraient éventuellement aider des chercheurs à comprendre les causes des problèmes intestinaux variés qui affligent des preemies, en particulier l'entérocolite de nécrosant parfois fatale, selon des chercheurs chez l'Université de Californie, le Berkeley, l'université de l'École de Médecine et de l'Université de Stanford de Pittsburgh. Une question ouverte est si ces maladies sont provoquées par des souches de bactéries pathogènes ou juste un déséquilibre dans les populations de microbe dans l'intestin.

L'étude était le 29 décembre en ligne posté en avance sur la publication d'impression dans les démarches de tourillon de l'académie nationale des sciences.

Tandis que ce n'est pas la première fois que des microbes dans le tube intestinal humain ont été ordonnancés en tant que communauté, c'est la première suite complète de regard à la fois documentant la colonisation de l'intestin d'un nouveau-né prématuré, et un de peu d'ensembles de données génomiques complet assemblés de communauté, a indiqué Jill Banfield, un professeur d'Uc Berkeley de la terre et de la science planétaire et des sciences de l'environnement, de police et de management.

Le « ordonnancement des communautés microbiennes est devenu excessivement courant, mais beaucoup de chercheurs travaillent avec des caractéristiques essentiellement non montées et analysent souvent des séquences d'ADN contiguës très courtes - des éclats de génome, » il a dit. « Nous entrons réellement et établissons où les ensembles ont défailli et les fixons - ce qui est appelé curating les caractéristiques - ainsi nous pouvons établir très des génomes complets pour la plupart des microbes. »

Le chirurgien pédiatrique Michael J. Morowitz, jusque récemment au centre médical d'Université de Chicago mais maintenant avec l'hôpital pour enfants de Pittsburgh de l'université du centre médical de Pittsburgh et d'un professeur adjoint de la chirurgie à l'université de l'École de Médecine de Pittsburgh, premier a approché Banfield à cause de son travail pilote au cours de la dernière décennie ordonnançant les communautés microbiennes dans les environnements extrêmes, tels que l'évacuation acide des mines souterraines. Il a proposé qu'il abordent un seul environnement humain, le tube intestinal nouveau-né. À la différence de l'intestin adulte, qui peut contenir quelques mille substances microbiennes, le tube intestinal nouveau-né peut être colonisé par seulement une poignée, le rendant faisable pour ordonnancer la communauté entière.

Son travail provenu par intérêt avec les prématurés, dont la plupart passent n'importe où de deux semaines à six mois dans l'unité de soins intensifs avant qu'ils soient considérés assez sains pour rentrer à la maison. Entre 5 et 10 pour cent de ces preemies développez les sympt40mes de l'entérocolite de nécrosant (NEC), qui exige des ronds des antibiotiques de s'arrêter, et peut-être un tiers de ces bébés exigent éventuellement de la chirurgie de retirer des pièces de leurs intestins qui sont morts.

« Le choc réel de l'entérocolite de nécrosant dans l'ICU est encore plus grand, parce qu'alimentant des sous-programmes et d'autres soins sont conduits autour d'une crainte de NEC se développant, » Morowitz a dit.

Les études précédentes, cependant, ont produit des résultats contradictoires au sujet de la cause de la NEC. Certains ont trouvé les bactéries pathogènes liées à la NEC, alors que d'autres n'ont trouvé aucune différence entre les bactéries dans les bébés avec et sans la NEC. Banfield, Morowitz et leurs collaborateurs soupçonnent que ces résultats réfléchissent le fait que les chercheurs ont regardé grand la substance ou les familles des bactéries dans l'intestin, plutôt qu'aux variantes ou aux tensions. Bien que les tensions de coexistence puissent avoir des gènes qui sont de 99 pour cent d'identiques, leurs génomes pourraient être suffisamment distincts pour rendre un mauvais et l'autre bon.

« Nous savons déjà que juste quelques gènes peuvent rendre une tension un agent pathogène et celui avantageux ou commensaux, » signifier que les microbes vivent amicablement avec leur hôte, Banfield a dit. « Nous comptons que les beaucoup de les éditions avec le procédé de colonisation dans l'intestin que cela mène à la maladie peuvent être suivies aux différences subtiles dans les tensions, » il a dit. « Tellement une question sur la table est, « sont ces tensions très étroitement liées physiologique distinctes, et de quelles voies » ? »

La seule voie de se mettre à ces différences, il a dit, est d'ordonnancer les génomes entiers du microbiota intestinal - pas simplement les fragments d'ADN ou les balises courtes d'ADN, qui peuvent être employés pour recenser le genre ou même la substance d'un microbe, mais pas la tension spécifique.

« Bien qu'un objectif primaire de notre recherche est NEC, c'est qu'il y a quelques questions sans réponse principales juste au sujet du procédé de colonisation dans des circonstances normales, » Morowitz très apparent été a ajouté. « Il est réellement important d'obtenir un traitement sur ce que le procédé normal est premier, et puis, éventuellement, nous pouvons regarder attentivement des bébés avec la NEC et voir s'ils dévient de ce qui semble être le procédé normal de colonisation. »

D'autres maladies humaines, y compris l'asthme, diabète et obésité, ont été liées aux problèmes avec la colonisation microbienne de l'intestin, et plusieurs papiers ont l'amélioration des symptômes rapportée après matériau fécal « de transplantation » des personnes en bonne santé aux patients présentant une gamme des troubles intestinal.

Banfield, Morowitz et leurs collègues ont suivi un prématuré unique qui avait été livré par césarien et recensé trois communautés distinctes des microbes intestinaux présents à différentes heures pendant le premier mois de la durée du mineur. Les populations de microbe dans ces communautés ont semblé changer après altération dans le médicament et alimentant, Morowitz a dit. Bien qu'il ait été vraisemblablement stérile à la naissance, l'intestin du mineur a été rapidement colonisé par un ensemble de microbes intestinaux connus - des bactéries et des archéobactéries, principalement, mais également des virus, des virus bactériens (bactériophages) et les longueurs nues des plasmides appelés d'ADN. Quand le bébé est allé hors des antibiotiques et a commuté de l'allaitement au sein à alimenter intraveineux, des populations de microbe complet changées, avec les membres microbiens moins importants dominant soudainement et se baisser dominant de membres.

Vincent Denef, un chercheur post-doctoral dans le laboratoire de Banfield qui a contribué à l'étude, remarquable que de telles études en temps réel sont puissantes parce que « très rarement nous avons l'opportunité d'observer la dynamique d'un système naturel, tel que la région infantile de GI, car elle est transformée de stérile fonctionellement à divers. »

Les populations de nouveau changées de vitesse quand alimenter intraveineux a été remplacé par formule. Morowitz a cessé de rassembler des fèces des couches encrassées après 21 jours, et le mineur a été envoyé à sain à la maison après 9 semaines dans l'ICU.

Bien que des échantillons fécaux aient été pris presque chaque jour, une analyse de génome complet a été exécutée seulement pour des échantillons rassemblés les jours 10, 16, 18 et 21. Pour les autres jours, la communauté microbienne a été estimée a basé sur les balises d'ADN (16S ARNr) qui recensent des familles et la substance de microbe, mais sur les tensions non spécifiques.

Ce qui a étonné les chercheurs est que la population microbienne a été composée des membres au moins de 20 groupes, on dont comprenez les organismes nuisibles ainsi que bénins. Ceux-ci ont compris le staphylocoque, une cause fréquente des infections d'hôpital ; Pseudomonas, « la cause d'une énorme quantité de morbidité dans des patients d'ICU, enfants et adultes, » Morowitz a dit ; Serratia, une cause classique de sepsie en général ; et citrobactérie, qui peut entraîner la méningite dans les bébés. Cependant, le bébé dans cette étude a semblé en bonne santé partout.

« Les populations d'intestin sont hautement dynamiques, avec de grandes commandes des vitesses par trois étapes au fil du temps, mais nous avons vu une surabondance d'organismes gramnégatifs que nous associons souvent à la maladie, » il avons dit. « En particulier la frappe était la dominance des pseudomonas pendant plusieurs jours, bien que le mineur ait été cliniquement stable. »

La contradiction semblante d'un bébé en bonne santé avec des bactéries de pathogène dans son intestin pourrait être expliquée si les tensions dans l'intestin du mineur étaient bénignes, ou si le reste d'autres microbes empêchait les microbes pathogènes de poser des problèmes.

La citrobactérie, par exemple, est un type de bactéries qui est, semble-t-il, associé à la NEC : une étude a trouvé la citrobactérie dans trois de quatre mineurs avec la NEC, mais dans aucun mineurs de contrôle. Cependant, dans l'étude actuelle, l'ordonnancement du microbiome d'intestin les jours 16, 18 et 21 a indiqué la présence de deux tensions de citrobactérie, qui ont flotté de manière significative dans les proportions les trois jours. « Ces grandes commandes des vitesses pourraient potentiellement avoir été très importantes pour la condition médicale de ce bébé, » Banfield a dit. « Heureusement, le bébé allait bien. »

Les chercheurs ont constaté que ces deux tensions étaient les endroits finis assimilés de 99 pour cent du génome qui pourrait être comparé.

« D'intérêt particulier étaient les points chauds de l'évolution rapide d'ADN à l'intérieur et entre des gènes. Ceux potentiellement pourraient être très importants et intéressant, » il a dit. « Bien que les deux génotypes de citrobactérie sont très, finis très assimilés plus du génome, les résultats proposent qu'elles pourraient fonctionner dans différentes voies parce que leurs génomes sont réglés différemment. »

Banfield a noté que la communauté intestinale du mineur sans doute continuerait à changer de vitesse à plusieurs reprises pour une année ou plus après la naissance, comme l'enfant rencontre les microbes neufs - accueil de famille, d'amis et d'animaux familiers. Commande des vitesses de ces populations avec l'afflux des tensions neuves et de la substance et potentiellement parce que les microbes résidents eux-mêmes évoluent en captant des traits neufs des plasmides et des bactériophages vivant à côté de eux.

« C'est une étude écologique, » il a mis l'accent sur. « Une des choses que nous essayons de faire est d'introduire dans le domaine de la médecine une approche de haute résolution et écologique. »